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문제 정의
- 그러므로 본 연구는 멥쌀전분 겔을 단단하고 구조력이 강한 특성을 갖게 하기 위하여 점도를 향상하거나 겔 형성 능력이 있는 검 중에서 구아검, 검 아라빅 검, 해조류로부터 얻을 수 있는 알긴, 미생물로부터 다량 생산이 가능하여 그 활용도가 증가하고 있는 잔탄검과 겔란검을 사용하여 쌀전분 겔의 구조, 텍스쳐 .특성, 노화도 및 냉동 해동 안정성을 비교하였다.
제안 방법
- 5 cm)> 압착하여 TPA를 구하였으며 기기의 조건은 다음과 같았다. 2회 반복 압착시험 (two bite compression test)을 load cell 2 kg, 직경이 2 cm인 sylinder type의 probe를 사용하였으며 deformatione 50%로 하였다. 이 때 측정조건은 table speed 60 mm/min, graph interval 30 msec, sample height 15.
- 건조한 시료는 마쇄하여 100 mesh sieve(<150 Jim)를 통과시켜 시료로 사용하였다. X-선회 절기(X-ray diffractometer, D/Max 1200, Rigaku Co., Japan)를 이용하여 회절각도(2θ) 40~2º까지 회절시켜 X-선 회절도를 얻었으며 회절각도에 따른 피크의 위치와 강도로서 결정성 정도를 비교하였다. 이때 이용한 분석 조건은 다음과 같다.
- 제조된 쌀 전분/검질 혼합 겔을 상온에서 1일과 5일간 저장한 후에 겔의 일부를 effendorf tube에 넣고 액체질소로 급속 동결시킨 후 동결 건조기(Freeze dryer, FD 5505, 비전, Korea)를 이용하여 건조하였다. 건조된 겔 시료 분말은 금으로 도금시켜 전도성을 갖게 한 다음 주사전자 현미경으로 가속전압 25 kV, phototimes 85초, 1,000배의 배율로 관찰하였다.
- 다양한 검질 분산액으로 제조한 쌀전분/검 혼합 겔의 텍스쳐는 레오미터 (Sun Rheometer Compac-100, Sun Sci. Co., Japan)를 사용하여 측정하였다. 시료(g.
- 겔란검이나 디아실 겔란 검, 구아검, 알긴검은 점도의 증가뿐만 아니라 겔을 형성하는 특성을 갖고 있다. 본 실험에서는 검 자체만으로는 겔을 형성하지 않는 낮은 농도를 사용하여 쌀전분겔의 구조를 안정화하는지 관찰하였는데 저장 1일 후 겔의 형태는 쌀전분 자체만으로는 아밀로오스의 매트릭스와 팽윤된 아밀로펙틴에 의한 겔이 형성되어 겔구조가 엉성하게 형성되었다. 잔탄검을 혼합한 겔의 구조는 매트릭스를 단단하게 하지 않고 크고 엉성한 구조를 갖게 되었으며 알긴의 경우 겔구조가 약간 크게 형성되었으나 균일하였다.
- , Korea)에서 3, 000 rpm (I960 x g) 속도로 10분간 원심분리 하였다. 분리된 물을 따라 버리고 남은 겔의 무게를 측정하여 이수율을 계산하였다 냉동-해동 사이클은 1, 2, 3, 4, 5회까지 반복하였으며 그 때 분리된 물의 양을 측정하여 이수율을 비교하였다. 모든 실험은 3번 반복하였다.
- 쌀전분/검질 혼합겔의 냉동-해동 안정성은 Liehr M 와 Kulicke WM의 방법 (1996)을 수정하여 분리된 물의 양을 측정하여 비교하였다. 검질 분산액은 마그네틱 바로 계속 저어주면서 완전하게 분산이 되도록 만들었다(0.
- 쌀전분에 다양한 종류의 검인 알긴, 검 아라빅, 디아실 겔란, 구아, 잔탄, 겔란 검을 첨가하여 겔을 제조하여 측정한 텍스쳐 특성치는 Table 1과 같았다.
- 1 % w/v). 여기에 6% 농도의 쌀 전분을 첨가하여 교반기를 이용하여 잘 혼합한 다음 끓는 수조에서 30 분간 가열하여 쌀전분/검질 혼합물의 호화액을 제조하였다. 이 호화액 1 g씩 microtube에 넣어 냉동-해동 싸이클 수를 고려하여 제조하였으며 호화액을 첨가한 튜브를 상온에서 냉각한 다음 4 ℃ 냉장고에서 24시간 동안 저장하였다.
- 전분과 검 혼합물을 끓는 수조에 넣어 계속 저어가면서 30분간 가열하여 전분 호화액을 만들었다. 유리판에 둥근스테인레스 스틸 관(φ8 X 1.5 cm)을 20개 정도 올려놓고 뜨거운 상태의 쌀전분/검질 혼합물의 호화 액을 기포가 생기기 않도록 부은 다음 다른 유리판으로 덮어 냉각 시켜 겔을 제조하였다. 제조된 겔은 살짝 밀어 관을 제거하고 포장용기 (Enterpack, EPA-200BS, Enterine, Korea)에 넣은 다음 실온에서 5일간 저장하면서 시료로 사용하였다.
- 겔란검은 Nampoothiri KM et al. 의 방법 (2003) 을 변형하여 Sphingomonas paucimobils ATCC 31461로부터 발효, 분리, 정제하여 사용하였다.
- 전분겔의 X-선 회절도는 쌀전분/검질 혼합겔을 에탄올로 탈수하여 균질기(homogenizer, M133/1281-0, Switzerland)를 이용하여 2분간 균질화하고 진공 여과하여 건조하였다. 건조한 시료는 마쇄하여 100 mesh sieve(<150 Jim)를 통과시켜 시료로 사용하였다.
- 다양한 검을 쌀전분과 혼합하여 제조한 겔의 내부구조는 주사.전자현미경 (Scanning electron microscope, JEOL JSM-5400, Japan)으로 관찰하였다. 제조된 쌀 전분/검질 혼합 겔을 상온에서 1일과 5일간 저장한 후에 겔의 일부를 effendorf tube에 넣고 액체질소로 급속 동결시킨 후 동결 건조기(Freeze dryer, FD 5505, 비전, Korea)를 이용하여 건조하였다.
- 전자현미경 (Scanning electron microscope, JEOL JSM-5400, Japan)으로 관찰하였다. 제조된 쌀 전분/검질 혼합 겔을 상온에서 1일과 5일간 저장한 후에 겔의 일부를 effendorf tube에 넣고 액체질소로 급속 동결시킨 후 동결 건조기(Freeze dryer, FD 5505, 비전, Korea)를 이용하여 건조하였다. 건조된 겔 시료 분말은 금으로 도금시켜 전도성을 갖게 한 다음 주사전자 현미경으로 가속전압 25 kV, phototimes 85초, 1,000배의 배율로 관찰하였다.
- 사용하여 쌀전분 겔의 구조, 텍스쳐 .특성, 노화도 및 냉동 해동 안정성을 비교하였다.
대상 데이터
- 겔이 형성될 때 혼합된 검의 성질에 따라 호화액의 용출된 아밀로오스와 서로 연결되어 졸 상태에서 냉각하면서 다른 형태의 연접 부분이 형성되어 겔의 안정성이 달라짐을 알 수 있었다. 대조군인 쌀전분겔은 엉성하고 균일하지 않은 구조를 보였으며 구아검은 겔구조막이 단단해졌고 검 아라빅과 잔탄검은 비슷한 크기로 겔 매트릭스를 이루었으나 잔탄검은 연결된 부분이 불안정하고 매끄럽지 않은 형태를 나타냈다. 디아실 겔란검을 혼합한 경우 전체적으로 균일하지 않은 겔을 이루었다.
- 시료인 멥쌀은 전라남도 농업기술원(전라남도 남평) 에서 2002년 수확한 백미인 일미벼를 사용하여 알칼리침지법(Kim JO et al. 1997)으로 전분을 분리하여 사용하였다. 검물질중 잔탄검, 검 아라빅, 구아검, 디아실겔란검은 Sigma Chemical.
데이터처리
- 실험결과는 SAS package를 이용하여 통계처리하였고 ANOVA.와 Duncan's multiple range test로 검증하였다.
- ANOVA.와 Duncan's multiple range test로 검증하였다.
성능/효과
- 8% 전분 농도인 쌀전분 겔은 같은 농도의 녹두 전분 겔에 비하여 부착성, 경도, 껌성, 깨어짐성이 낮고 응집성, 탄성이 높았다(unpublished data). 구아검이나 잔탄검이 전분겔의 형성은 촉진하지만 전분겔의 경도를 감소시켰다고 하였다(Eidam D 1995).
- 쌀 전분 겔은 검의 종류에 따라 약간 차이를 보이지만 검물질의 첨가에 의해 냉동-해동 안정성이 더 좋아졌다. SEM 결과에서 보듯이 구조적으로 매트릭스가 안정하고 겔 매트릭스가 작고 균일하여 구조가 안정했던 알긴과 겔란 검의 경우 (Fig. 1. L, N) 다른 검들 보다 이수율이 낮은 경향을 보였다. 하지만 불안정한 구조를 보인 잔탄 검, 구아검, 디아실 겔란의 경우(Fig.
- 과 같이 형성된 겔의 구조변화가 나타났지만 X-선 회절도의 피크로 구별하기 어려웠다. 검을 첨가하면 쌀전분겔보다 2θ= 20° 의 피크가 낮아졌으며 잔탄검을 혼합한 쌀전분겔은 피크가 거의 나타나지 않았다. X-선 회절도로 관찰된 쌀전분/검 혼합물 겔의 결정성이 낮은 것은 낮은 농도의 쌀전분으로 인해 겔의 결정도가 뚜렷하지 않으며 아밀로오스와 지질과의 복합체에 의한 피크인 2θ= 20° 에서의 피크도 용출된 아밀로오스와 검질과의 상호작용으로 인해 감소한 것으로 생각되었다.
- 1994). 겔 매트릭스가 조밀하고 단단하며 균일한 쌀 전분/겔란 검 혼합겔과 쌀전분/알긴 혼합겔의 경우 이수율이 낮아 냉동-해동 안정성이 큼을 알 수 있었다. 알긴 혼합 쌀전분겔의 텍스쳐는 경도와 부착성, 응집성이 모두 낮아져 겔의 구조는 안정하지만 단단하지 않고 부드러운 겔을 형성하며 구조력으로 인해 냉동-해동 안정성이 유지되는 것으로 생각되었다.
- Kim KO와 Youn KH(1984)는 백설기에 sodium alginate를 첨가하면 경도를 증가시켰으며 검 아라빅은 경도를 감소시켰다고 하였다. 겔란 검을 첨가한 쌀 전분 겔은 정도는 약하나 경도가 중가하고 부착성이 증가하였으며 응집성이 감소하는 경향을 보여 쌀전분과 쌀가루, 고형분의 함량, 검의 농도 등에 따라 겔의 특성이 달라짐을 알 수 있었다. 녹두전분겔은 겔의 매트릭스가 균일하고 안정된 구조의 겔을 형성하는데 경도와 부착성이 크고 응집성이 작은 경향을 보이므로 쌀전분 겔의 구조를 안정화하고 단단한 겔을 형성하는데 겔란검이 도움을 줄 것으로 생각되었다.
- 5일 저장한 겔의 구조는 혼합한 겔에 따라 큰 차이를 보였는데 겔란검과 알긴의 경우 균일하고 조밀한 구조의 매트릭스를 이루는 겔구조를 갖게 되어 저장에 따라 겔의 구조가 안정해 짐을 알 수 있었다. 겔이 형성될 때 혼합된 검의 성질에 따라 호화액의 용출된 아밀로오스와 서로 연결되어 졸 상태에서 냉각하면서 다른 형태의 연접 부분이 형성되어 겔의 안정성이 달라짐을 알 수 있었다. 대조군인 쌀전분겔은 엉성하고 균일하지 않은 구조를 보였으며 구아검은 겔구조막이 단단해졌고 검 아라빅과 잔탄검은 비슷한 크기로 겔 매트릭스를 이루었으나 잔탄검은 연결된 부분이 불안정하고 매끄럽지 않은 형태를 나타냈다.
- 감소하였다. 경도와 껌성이 낮아진 알긴이나 구아검을 첨가한 쌀전분겔은 겔이 부드러워지고 탄성이 떨어지는 겔을 제조하게 될 것으로 생각되었다. Kim KO와 Youn KH(1984)는 백설기에 sodium alginate를 첨가하면 경도를 증가시켰으며 검 아라빅은 경도를 감소시켰다고 하였다.
- 4와 같았다. 냉동-해동 안정성 측정 결과 쌀 전분 겔은 사이클이 증가할수록 이수율이 점진적으로 증가하여 겔이 불안정해짐을 알 수 있었다. 녹두전분겔도 저장하면 텍스쳐가 푸석푸석해지고 이수량이 증가한다고 하였다(Choi EJ과 Oh MS 2001).
- 겔란 검을 첨가한 쌀 전분 겔은 정도는 약하나 경도가 중가하고 부착성이 증가하였으며 응집성이 감소하는 경향을 보여 쌀전분과 쌀가루, 고형분의 함량, 검의 농도 등에 따라 겔의 특성이 달라짐을 알 수 있었다. 녹두전분겔은 겔의 매트릭스가 균일하고 안정된 구조의 겔을 형성하는데 경도와 부착성이 크고 응집성이 작은 경향을 보이므로 쌀전분 겔의 구조를 안정화하고 단단한 겔을 형성하는데 겔란검이 도움을 줄 것으로 생각되었다. 또한 겔란 검을 첨가하였을 때 저장 후 경도가 증가하였으나 대조군에 비해 증가속도가 낮았으며 탄성은 저장 후에도 변함없이 안정적으로 유지되는 경향을 보였다.
- 녹두전분겔은 겔의 매트릭스가 균일하고 안정된 구조의 겔을 형성하는데 경도와 부착성이 크고 응집성이 작은 경향을 보이므로 쌀전분 겔의 구조를 안정화하고 단단한 겔을 형성하는데 겔란검이 도움을 줄 것으로 생각되었다. 또한 겔란 검을 첨가하였을 때 저장 후 경도가 증가하였으나 대조군에 비해 증가속도가 낮았으며 탄성은 저장 후에도 변함없이 안정적으로 유지되는 경향을 보였다. Kim C와 Yoo B(2006) 의 연구 결과에서도 xanthan gum과 쌀 전분을 혼합하였을 때 겔의 강도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.
- 또한 경도, 껌성, 깨어짐성이 증가하고 응집성과 탄성을 그 차이는 없지만 감소하는 경향을 보였다. 전분에 검물질을 혼합하여 겔을 제조할 때 검물질 분자와 전분의 용해된 아밀로오스와 저분자량 아밀로펙틴 분자의 서로 상호작용하여 호화액의 점도를 증가시켜 냉각하면 겔 매트릭스를 형성한다고 한다(Christianson DD et al.
- 녹두전분겔도 저장하면 텍스쳐가 푸석푸석해지고 이수량이 증가한다고 하였다(Choi EJ과 Oh MS 2001). 쌀 전분 겔은 검의 종류에 따라 약간 차이를 보이지만 검물질의 첨가에 의해 냉동-해동 안정성이 더 좋아졌다. SEM 결과에서 보듯이 구조적으로 매트릭스가 안정하고 겔 매트릭스가 작고 균일하여 구조가 안정했던 알긴과 겔란 검의 경우 (Fig.
- 쌀전분/검질 혼합겔을 5일 저장하였을 때 대조군인 쌀전분겔의 경우에 경도는 증가하였으나 다른 텍스쳐 특성치는 감소하였다. 경도와 껌성이 낮아진 알긴이나 구아검을 첨가한 쌀전분겔은 겔이 부드러워지고 탄성이 떨어지는 겔을 제조하게 될 것으로 생각되었다.
- 알긴 혼합 쌀전분겔의 텍스쳐는 경도와 부착성, 응집성이 모두 낮아져 겔의 구조는 안정하지만 단단하지 않고 부드러운 겔을 형성하며 구조력으로 인해 냉동-해동 안정성이 유지되는 것으로 생각되었다. 쌀전분으로겔을 제조할 경우 쌀전분만으로 제조하는 것보다는 검물질을 혼합하면 그 구조나 텍스쳐 특성을 개선할 수 있으며 형성된 겔의 특성은 검물질의 종류에 따라 차이가 남을 알 수 있었다. 특히 겔의 구조력이 좋고 균일하며 단단한 겔은 겔란검을 혼합하는 것이 바람직하였으며 알긴은 겔의 구조는 안정하나 부드러운 겔을 형성하는 것으로 생각되었다.
- 겔 매트릭스가 조밀하고 단단하며 균일한 쌀 전분/겔란 검 혼합겔과 쌀전분/알긴 혼합겔의 경우 이수율이 낮아 냉동-해동 안정성이 큼을 알 수 있었다. 알긴 혼합 쌀전분겔의 텍스쳐는 경도와 부착성, 응집성이 모두 낮아져 겔의 구조는 안정하지만 단단하지 않고 부드러운 겔을 형성하며 구조력으로 인해 냉동-해동 안정성이 유지되는 것으로 생각되었다. 쌀전분으로겔을 제조할 경우 쌀전분만으로 제조하는 것보다는 검물질을 혼합하면 그 구조나 텍스쳐 특성을 개선할 수 있으며 형성된 겔의 특성은 검물질의 종류에 따라 차이가 남을 알 수 있었다.
- 여기에 직선상의 구조를 갖고 있는 다당류를 혼합하면 겔 매트릭스를 이루는데 전분의 아밀로오스와 검분자가 상호 작용함으로써 비교적 안정한 겔을 이룰 수 있을 것으로 생각되었는데 Fig. 1에서와 같이 검의 종류에 따라 다른 겔 구조를 이루는 것을 알 수 있었다. 검의 종류 중에 검 아라빅은 점도가 낮으며 잔탄검은 점도가 크지만 겔을 형성하지 않는 성질을 갖고 있다.
- 0 mm이었다. 이로부터 구한 텍스쳐 특성치는 경도 (hardness), 부착성 (adhesiveness), 응집 성 (cohesiveness), 탄성(springiness) 껌 성 (gumminess), 깨어짐 성 (brittleness) 이었다. 시료는 처리조건에 따라 8-10번 반복 측정하였다.
- 쌀전분으로겔을 제조할 경우 쌀전분만으로 제조하는 것보다는 검물질을 혼합하면 그 구조나 텍스쳐 특성을 개선할 수 있으며 형성된 겔의 특성은 검물질의 종류에 따라 차이가 남을 알 수 있었다. 특히 겔의 구조력이 좋고 균일하며 단단한 겔은 겔란검을 혼합하는 것이 바람직하였으며 알긴은 겔의 구조는 안정하나 부드러운 겔을 형성하는 것으로 생각되었다.
후속연구
- 그래서 쌀 전분은 일반적으로 사용해 왔던 옥수수, 감자, 타피오카 등의 전분과는 이화학적, 리올로지 성질이 다르기 때문에 가공특성이 바람직하지 않아 기존에 사용되어 온 전분을 대체하기 어려웠다. 쌀 전분의 독특한 형태와 특성은 새롭게 개발되는 액체나 반고체 식품, 의약품, 생분해 필름 등에 활용할 때 좋은 성질을 가질 수 있을 것으로 생각되었다. 이런 성질은 쌀 전분을 변성하거나 전분에 다른 물질을 첨가하면서 달라져가공 특성을 개선하고 바람직한 성질을 갖게 할 수 있기 때문에 이에 관한 연구를 진행하면 지속적인 쌀의 소비를 증가할 수 있을 것이다
- 쌀 전분의 독특한 형태와 특성은 새롭게 개발되는 액체나 반고체 식품, 의약품, 생분해 필름 등에 활용할 때 좋은 성질을 가질 수 있을 것으로 생각되었다. 이런 성질은 쌀 전분을 변성하거나 전분에 다른 물질을 첨가하면서 달라져가공 특성을 개선하고 바람직한 성질을 갖게 할 수 있기 때문에 이에 관한 연구를 진행하면 지속적인 쌀의 소비를 증가할 수 있을 것이다
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